초신성에 대한 이야기

▶초신성에 대한 이야기

여러분들 초신성이라고 들어보셨나요? 낯선 단어라고 생각되시는 분들을 위해 간단히 말씀드리면 아래와 같습니다.

 

"초신성" 이란 신성보다 에너지가 큰 별의 폭발을 의미합니다.

 

초신성은 그 광도가 극도로 높으며, 폭발적인 방사선을 일으키기에, 어두워질 때까지 몇 주 또는 수개월에 걸쳐 한 개 은하 전체에 필적하는 밝기로 빛납니다. 이 짧은 기간 동안 초신성은 태양이 평생에 걸쳐 발산할 것으로 추측되는 에너지만큼의 방사선 복사를 발합니다. 폭발의 결과 항성은 구성 물지의 대부분 또는 전체를 토해냅니다. 이때 그 속도는 30,000 km/s 까지 가속되며 그 주위 성간 매질에 충격파를 일으킵니다.

충격파가 휩쓸고 간 자리에는 팽창하는 가스와 먼지의 껍질이 남게 되고, 이것을 초신성 잔해라고 부릅니다.

 

"신성"이란 "새로운"이라는 의미의 라틴어 낱말에서 유래된 것으로, 천구상에 매우 밝은 별이 새로 나타난 것처럼 보이는 것을 칭한 것이며, 접두사 "초"는 초신성이 광도가 훨씬 떨어지는 보통의 신성과는 구분되는 존재라는 것을 의미합니다. "초신성"이라는 단어는 1931년에 발터 바데와 프리츠 츠비키가 만들어낸 조어입니다.

 

초신성이 생성될 수 있는 방법은 죽은 별에 갑작스러운 핵융합 재점화가 일어나거나, 또는 거대한 별의 중심핵이 붕괴하거나 두 가지가 있습니다. 별의 시체라고 할 수 있는 백색 왜성이 동반성으로부터 물질을 빼앗아 갈 때, 강착 현상이 일어나거나 아예 동반성과 하나가 되거나 하여, 빼앗은 물질이 충분히 누적되면 백색 왜성의 중심핵 온도가 상승하여 탄소 발화가 일어납니다. 그리하여 탄소 핵융합에 불이 붙으면 열폭주가 일어나 별을 완전히 파멸시키게 됩니다. 또는 질량이 거대한 별의 중심핵이 갑작스러운 중력 붕괴를 일으키고, 그로 인하여 중력 위치 에너지를 발산할 때 역시 초신성 폭발이 일어납니다.

 

우리 은하에서는 케플러 초신성 이후 초신성이 한 개도 발견되지는 못했지만, 초신성 잔해들을 살펴보면 우리 은하에서도 한 세기당 평균 약 세 번의 초신성 폭발 사건이 일어나고 있음을 알 수 있습니다. 초신성은 성간 매질에 질량이 큰 원소의 양을 늘리는 데 결정적인 역할을 합니다. 그뿐 아니라 초신성 폭발로 인해 충격파는 새로운 별의 형성의 방아쇠 역할을 합니다.

 

 

 

1. 초신성 관측의 역사

히파르코스의 붙박이별에 대한 관심이 초신성 관측에 영향을 끼쳤을 수 있습니다. 최초로 기록된 초신성인 SN 185는 서기력 195년에 중국의 천문학자들이 관측하였습니다. 기록된 초신성 중 가장 밝은 초신성이었던 SN 1006은 중국과 이슬람 천문학자들이 상세하게 묘사하였습니다. 세계적으로 널리 관측된 초신성 SN 1054는 성운을 만들어냈습니다. 우리 은하에서 육안으로 관측된 가장 최근의 초신성인 SN 1572와 SN 1604는 달과 행성 너머의 우주의 불변하다는 아리스토텔레스적 우주관을 공박하는 증거로 사용됨으로써 유럽 천문학의 발전에 엄청난 영향을 끼쳤습니다. 카시오페아 자리에서 발견된 SN 1572는 튀코 브라헤가 관측하였으며, 동 세대 두 번째 초신성이었던 SN 1604는 요하네스 케플러에의 해 1604년 10월 17일부터 연구되었습니다.

 

망원경의 발달에 따라 초신성 발견의 무대는 다른 은하로까지 확장되었으며, 그 시작을 알린 것이 1885년 안드로메다 은하의 안드로메다 자리였습니다. 초신성은 우주적 단위의 거리 결정에 있어 중요한 정보를 제공합니다. 20세기 초신성의 각 형태의 형성 모형이 성곡적으로 마련되었으며, 항성 형성 과정에 있어 초신성의 역할에 대한 과학자들의 이해 역시 계속해서 증대되고 있습니다. 미국의 천문학자 루돌프 민코프스키와 프리츠 츠비키는 1941년부터 근대적인 초신성 분류의 계획을 시작하였습니다.

 

1960년대, 천문학자들은 초신성의 최대 밝기가 표준 촉광으로 사용될 수 있으며, 고로 천문학적 단위의 지표가 될 수 있다는 것을 발견했습니다. 가장 멀리 떨어진 초신성들 중 일부를 최근 관찰한 결과 예상보다 어두운 것이 확인되었습니다. 이것은 우주의 팽창이 가속되고 있다는 관점을 뒷받침합니다. 

 

관측된 바 없는 초신성 폭발을 재구성하기 위한 기술이 개발되었습니다. 카시오페아 자리 A의 초신성 폭발시기 성운에 반사된 빛 메아리를 통해, 초신성 잔해 RX J0852.0-4622의 시기는 온도 측정과 티타늄 44의 방사능 붕괴로 인해 발생하는 감마선을 통해 추산할 수 있었습니다. 2009년에는 과거 초신성 폭발과 일치하는 시기의 남극의 얼음 침전물 속에서 질산염이 발견되었다고 합니다.

 

 

 

 

오늘의 포스팅은 여기까지입니다. 

오늘도 장문의 글 정독해주셔서 감사합니다.

그럼 다음 포스팅에서 뵙겠습니다.